contador Saltar al contenido

Mac OS X 10.6 Snow Leopard: اكتشف Grand Central Dispatch وافهم كيف سيجعل Mac أسرع

mayo 12, 2020
Mac OS X 10.6 Snow Leopard: اكتشف Grand Central Dispatch وافهم كيف سيجعل Mac أسرع

إيفاد المركزي الكبيرليس فقط 64 بت هي التي تسيء Apple استخدامها لجعل Mac أسرع في Snow Leopard الجديد. بالإضافة إلى هذه التقنية ، سيستخدم النظام تكتيكات أخرى للاستفادة بشكل أفضل من قوة المعالج (المعالجات) في جهازك ، الأمر الذي لا يجعل البرامج التي تستخدمها يوميًا أسرع فحسب ، بل يجعل الحياة أسهل لمن يقومون بتطويرها.

خلال WWDC الأخير ، تحدث Bertrand Serlet إلى الجمهور حول نهج جديد قادم ، يسمى Grand Central Dispatch (GCD ، للأكثر حميمية :-P). من الصعب أيضًا فهم الاسم الغريب ، وما يفعله ، ولكن في الأسطر القليلة المقبلة ، سأبذل قصارى جهدي للإجابة عليك بطريقة بسيطة عما يفعله لجعل جهاز Mac الخاص بك أسرع.

بشكل أساسي ، تستفيد من شيء (تقريبًا) تمتلكه جميع أجهزة Intel Mac على وحدات المعالجة المركزية الخاصة بها: نوى متعددة (ألوان متعددة). لذا ، بدلاً من التحدث مباشرة عما يفعله GCD ، دعنا نرى قليلاً حول ما هي النوى وما جلبوه إلى أجهزة الكمبيوتر الحديثة. استعد ، لأن هذه القصة لن تكون قصيرة جدًا أيضًا …

تعريف

معالجات متعدد النواة نوى أو أكثر. الاختلاف الرئيسي بينهم وبين تلك التي كانت شائعة قبل حوالي أربع سنوات هو حقيقة أن نظام التشغيل يعامل كل نواة كمعالج مختلف. لتسهيل الفهم ، يمكننا أن نقول بعد ذلك أن وحدة المعالجة المركزية مع مركزين (ثنائي النواة) لديه معالجان على نفس الشريحة المادية ، وهكذا.

معالج ثنائي النواة

يحتوي كل قلب على ذاكرة تخزين مؤقت خاصة به ، قادرة على أداء أكثر من مهمة واحدة في كل مرة (تعدد المهام) ، وفي حالات خاصة ، يمكنه الوصول إلى الذاكرة الرئيسية للنظام (بغض النظر عن الكمية) بمفرده. كل هذا الاكتفاء الذاتي الذي تستخدمه النوى لتقسيم المهام ، ولهذا السبب لا يمكننا دائمًا التفكير في معالج مرتين أو أربع مرات أسرع من الآخر ، فقط بعد الزيادة العددية في تواترها.

لماذا تمتلك معالجات اليوم أكثر من قلب واحد؟

لقد بدأت في استخدام أجهزة الكمبيوتر بالفعل عندما كانت هناك معالجات ثنائي النواة بالنسبة لهم ، لكنني بدأت هذه التقنية وفهمت مبكرًا السبب الرئيسي وراء تبني الصناعة لها. عندما لم يكن هناك سوى رقائق ذات نواة ، تم اتباع تكتيك مختلف لتوسيع أدائها ، بناءً على دراسة (وليس تسميتها "نبوءة") قام بها رجل يدعى جوردون مور ، قبل أكثر من 40 عامًا. باختصار ، قال إن المعالجات يمكنها مضاعفة سرعتها كل 18 شهرًا.

في البداية ، كانت هذه مجرد ملاحظة من المؤسس المشارك لشركة لم يكن لديها في ذلك الوقت أي سبب للوجود (واليوم نعرفها باسم Intel :-P). ومع ذلك ، بقدر ما يفسر محاذاة الكواكب ، فإن ما قاله انتهى إلى حقيقة. ومع ذلك ، مع اقتراب الصناعة اليوم ، بدأ القلق يدور حول هذا القانون.

رقاقة مع الحرارة الزائدة

ما حدث هو أن الرقائق تضاعفت في السرعة بعد عملية التصنيع التي فعلت شيئًا أساسيًا: تصغير المكونات (أي تقليلها مع الحفاظ على خصائصها) لزيادة التردد (المقاس بالغيغاهرتز). اتضح أنه عندما نقوم بذلك ، تزداد كمية الطاقة اللازمة لتزويد كل معالج ، ومع بقاء أبعادها كما هي ، تزداد الحرارة الناتجة عنها أيضًا ، مما يتطلب مغلفًا حراريًا أكبر لأغراض التبريد ومنع استخدامه في الأجهزة بأبعاد محدودة (أجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المكتبية المشابهة لـ Mac mini ، على سبيل المثال).

دعونا نلقي نظرة على بعض الأمثلة العملية لذلك. افترض أن وحدة المعالجة المركزية القياسية لديها سرعة نظرية 100 واستهلاك طاقة 100:

المعايير

من خلال زيادة وتيرة عملها (ساعة حائط) بنسبة 20٪ ، يزيد أدائها بنسبة 13٪ ، ولكن يمكن أن يزيد استهلاك الطاقة حتى 73٪ ، مع الحفاظ على نفس المساحة المادية:

المعايير

في المقابل ، يؤدي تقليل تردد التشغيل بنسبة 20٪ إلى فقدان الشريحة 13٪ من الأداء ، ولكن يمكن أن ينخفض ​​استهلاك الطاقة بسهولة إلى ما يقرب من نصف الحجم الأصلي:

المعايير

مع الأخذ بعين الاعتبار التطورات الحالية في المعالجات ، النظر فقط في زيادة ساعة حائط جعل استهلاك الطاقة والمغلف الحراري للآلات غير عملي في حالات مختلفة ، مما يجعل الاستثمارات في عمليات تصنيع أفضل غير مجدية في بعض الحالات. ومع ذلك ، عند استخدام نفس هذه التطورات في وضع وحدة معالجة مركزية قادرة على العمل مع مركزين لأداء المهام ، نرى شيئًا غريبًا:

المعايير

يؤدي وضع جوهر إضافي في وحدة المعالجة المركزية إلى زيادة الأداء النظري بنسبة 73٪ ، بتكلفة 2٪ فقط من استهلاك الطاقة ، دون مراعاة العمل الذي يقدمه المصنعون من وقت لآخر في إنتاج المعالجات. وبالتالي ، توفر الرقائق التي تحتوي على أكثر من جوهر واحد الكثير من السرعة للتطبيقات بسبب انخفاض استهلاك الطاقة نسبيًا ، وهذا حفز الصناعة على اعتمادها بقوة.

وأين يأتي نظام التشغيل Mac OS X؟

استخدام المعالجات بأكثر من مركز واحد على أجهزة Mac جعل شركة Apple (والشركات المصنعة الأخرى) تتبع أحدث التطورات في هذه الصناعة بطريقة أسرع. لقد غير قانون مور وجهه والآن يضع جوهر الاعتبار في زيادة أداء الكمبيوتر. إلى خبراء في البرامج ، ومع ذلك ، فقد تسبب كل ذلك بصداع هائل.

في النموذج القديم لزيادة أداء وحدات المعالجة المركزية ، لم يظهر أولئك الذين طوروا التطبيقات أي رد فعل تجاه المنتجات الجديدة من هذا النوع. كان تواتر عملياتهم أعلى ، وكانت الأجهزة أسرع بشكل أسرع وكانت التطبيقات أسرع ، دون أن يضطر أي شخص إلى تغيير سطر التعليمات البرمجية. مع الرقائق متعدد النواةومع ذلك ، فإن عمل المحترفين لجعل البرامج أكثر كفاءة للمستخدمين لا يتضمن فقط الحاجة إلى انتظار رقائق جديدة ، ولكن أيضًا لمعرفة كيفية استخدامها.

بدأ أداء Apple في هذه الوسيلة هناك في Tiger for PowerPC (2004/2005) ، ومنذ ذلك الحين ركز على جعل Mac OS X أسهل للمطورين للاستفادة من سرعة المعالج الأسرع ثنائي النواة و رباعي النواة في حلولك. كانت الخطوة الأولى لمساعدتهم هي وضع الأنشطة الداخلية للنظام لتعمل تلقائيًا في المركز الثاني (مع الأخذ في الاعتبار أننا نتحدث عن معالج ثنائي النواة) ، مما يمنح تطبيقات المستخدم تخليص معالجة أكبر في الأول.

مراقب النشاط في ليوبارد

إذا فتحت مراقب النشاط أثناء قراءة هذه المقالة وانظر إلى علامة التبويب وحدة المعالجة المركزية، في الأسفل ، انظر أن Leopard يحتفظ بمهام النظام الصغيرة في الخلفية ، دون إزعاج حياتك. مع ذلك ، فإن التطبيقات التي تفتحها في Dock أو Spotlight تجد مساحة أكبر للعمل مع أقصى استجابة.

ومع ذلك ، في السنوات الأخيرة لم يكن الأمر جيدًا جدًا للمطورين ، لأنهم بحاجة إلى تحديد أفضل الطرق للاستفادة من النوى المتعددة وكيفية برمجة البرامج لذلك. هنا يسمى نموذج في الحوسبة خيوطإنه قادر على تمكين المعالج من تقسيم عمليات التطبيق وتشغيلها على مراكزه المتعددة في نفس الوقت.

ليس لدي طريقة للذهاب إلى التفاصيل هنا ، ولكن هناك شيء معقد للغاية لدرجة أنه لا يضمن تشغيل أي برنامج بشكل أسرع أم لا. بينما تطلق شركة Apple على هذا "نقص الجهد" ، فإن أي شخص يقوم بتطوير التطبيقات كوسيلة لكسب الرزق يدرك جيدًا صعوبة استخدامالخيوط وابحث عن بدائل لذلك. GCD هو واحد منهم.

شرح الإرسال المركزي الكبير

ما يأخذه Grand Central Dispatch من التطبيقات التي تحتاج إلى امتلاكهاالخيوط وتمرير مهمة إدارة استخدام موارد الجهاز لنظام التشغيل Mac OS X. فبدلاً من قيام كل مطور ببرمجة تطبيقاته للاستفادة بشكل أفضل من نوى المعالجات المتعددة ، فإنهم ببساطة بحاجة إلى تحديد كيفية تنظيم عملياتهم في سلسلة وكتل ودع سنو ليوبارد يعتني بالباقي.

إن الشيء العظيم في استخدام GCD هو أن البرامج تستهلك فقط موارد الجهاز الضرورية للعمل بأفضل طريقة ممكنة ، وإطلاقها عندما لا تكون بحاجة إليها. نظرًا لأن نظام Mac OS X الجديد محسن تمامًا بهذه الطريقة ، فإن النتيجة النهائية هي بيئة أكثر كفاءة للعمل فيها.

تتم كل هذه الإدارة ديناميكيًا ، دون الحاجة إلى تصرفات المبرمجين في العديد من الحالات. إذا كان تطبيق معين لا يحتاج إلى أكثر من عدد معين من العمليات ليتم تنفيذه في وقت واحد ، يتم التخلص منها لإفساح المجال لمهام أخرى.

للاستفادة من هذا في التطبيقات المدعومة ، تحتاج إلى Mac ثنائي النواة، على الأقل. ومع ذلك ، لن يتوقف أي من هذه البرامج عن العمل على أول أجهزة Mac صغيرة مزودة بمعالج Core Solo ، والذي يحتوي على نواة واحدة فقط: لن تستفيد من أفضل أداء.

هل يستحق الثقة GCD؟

هذا سؤال موجه أكثر للمطورين ، لكنه يخبر أيضًا من الذي سيقوم بالترقية إلى Snow Leopard قريبًا. نظرًا لأنه نوع من التكنولوجيا لا تدعمه الإصدارات الأخرى من نظام التشغيل Mac OS X ، فلا أحد يشعر بالحاجة إلى إعداد تطبيقاته لذلك إذا لم يتم تحديث غالبية قاعدة المستخدمين الحالية.

على الرغم من حقيقة أن العديد من الناس يميلون إلى انخفاض سعر Snow Leopard ، فإن وجود Grand Central Dispatch يهتم بتوزيع موارد Mac بشكل أفضل على النظام والبرامج التي تستخدمها يجعل المهام اليومية أكثر كفاءة بكثير ، في حد ذاته، سبب وجيه للتحديث. حتى إذا أخفقت البرامج الشهيرة في حياتك اليومية في الاستفادة الكاملة من GCD في البداية ، فمن الجيد منحها فرصة لتحسين تجربتك في مجالات أخرى.

مثل 64 بت ، هذا هو نوع التكنولوجيا التي قد لا تظهر لك نتائج فورية ، وهو أمر طبيعي ، حيث لم يتم إصدار Snow Leopard. ومع ذلك ، فإن أسباب وضعه موضع التنفيذ في هذا الإصدار من نظام التشغيل Mac OS X تتضمن أيضًا العديد من الاحتمالات التي من المحتمل أن تستكشفها Apple والمطورين الآخرين في المستقبل ، ولكن هذا لن يخرج من الورق إلا إذا كنا واثقين في مثل هذه الأوقات.

. . .

المصادر والمراجع